用于從種晶層表面去除污染的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本公開內容設及一種用于從種晶層表面去除污染的系統和方法。
【背景技術】
[0002] 通常，半導體器件是通過在半導體基板（如娃晶片）上形成電路的制造工藝來制 造的。通常在基板上沉積金屬（如銅）W便形成電路。可使用金屬阻擋層來防止銅離子擴 散到周圍材料中。隨后，可將種晶層沉積在阻擋層上，W促進銅互連（interconnect)式鍛 覆。
[0003] 近來，已經引入其他金屬（如釘和鉆）作為種晶層材料來補充常用銅種晶層。釘、 鉆和銅可單獨或組合地用來形成種晶層堆疊。使用釘或鉆作為種晶層的一個缺點是快速氧 化的趨勢。在種晶層上形成的天然（native)氧化物層并非是用于互連金屬鍛覆的最理想 的表面，對于小尺寸的鑲嵌填充特征結構（諸如通孔和溝槽），例如寬度測量為小于50nm的 特征結構而言尤其如此。因此，在開始互連金屬沉積工藝前還原氧化物層是有利的。
[0004] 因此，需要一種用于還原在種晶層上形成的氧化物層的改進工藝。
【發明內容】
[0005] 本
【發明內容】
提供用來W簡化形式介紹在W下【具體實施方式】中更詳細描述的一些 概念。
【發明內容】
并非旨在標識要求保護的主題的關鍵特征，也并非旨在幫助確定要求保護 的主題的范圍。
[0006] 根據本公開內容的一個實施方式，提供一種用于在工件上金屬沉積的方法。所述 方法包括：(a)獲得工件，所述工件包括特征結構（fea化re);化）將第一導電層沉積在所 述特征結構中；(C)將所述工件移動至集成式電化學沉積鍛覆工具，所述集成式電化學沉 積鍛覆工具配置用于氨自由基H*表面處理和電化學沉積；（d)在所述鍛覆工具的處理腔室 中，使用氨自由基H*表面處理來處理所述第一導電層，從而產生經處理的第一導電層；W 及（e)將所述工件保持在相同鍛覆工具中，并且在所述鍛覆工具的電化學沉積腔室中，將 第二導電層沉積于所述特征結構中的所述經處理的第一導電層上。
[0007] 根據本公開內容的另一實施方式，提供一種用于在工件上進行金屬沉積的方法。 所述方法包括：(a)獲得工件，所述工件包括具有可W小于50皿的特征結構尺寸的特征結 構；化）將種晶層沉積在所述特征結構中，其中所述種晶層是選自由W下項組成的組：CVD 鉆、CVD釘，W及PVD、ALD和CVD銅；（C)將所述工件移動至集成式電化學沉積鍛覆工具，所 述集成式電化學沉積鍛覆工具配置用于氨自由基H*表面處理和電化學沉積；（d)在所述鍛 覆工具的處理腔室中，使用氨自由基H*表面處理來處理所述種晶層，從而產生經處理的第 一導電層；W及（e)將所述工件保持在相同鍛覆工具中，并且在所述鍛覆工具的電化學沉 積腔室中，將金屬層沉積在所述特征結構中的所述種晶層上。
[0008] 在本文所述任何方法中，處理所述第一導電層可包括：利用等離子體腔室中生成 的氨自由基H*進行處理。
[0009] 在本文所述任何方法中，其中處理所述第一導電層可包括：利用熱絲所生成的氨 自由基H*進行處理。
[0010] 在本文所述任何方法中，所述第一導電層可選自由W下項組成的組：鉆、釘、銅、 儀、銅儘、銅鉆、銅侶、銅儀及前述材料的合金。
[0011] 在本文所述任何方法中，所述第一導電層可小于;W0A。。
[0012] 在本文所述任何方法中，所述特征結構尺寸可小于50nm。
[0013] 在本文所述任何方法中，所述特征結構進一步可包括在沉積所述第一導電層前沉 積的阻擋層或粘附增強層。
[0014] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面處理可還原在所述第一導電層上 形成的氧化物。
[0015] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面處理可從所述第一導電層的表面 去除殘余的碳。
[0016] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基冊表面處理可在室溫至約250°C的溫度范 圍內進行。
[0017] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*腔室中的氨濃度可在2 %至10 %的范圍 內。
[0018] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*腔室中的氨濃度可為100%。
[0019] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面處理可在IOmT至200mT的壓力范 圍內進行。
[0020] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面處理可在大氣壓或亞大氣壓的壓 力范圍內進行。
[0021] 在本文所述任何方法中，所述熱絲溫度可W大于1000°C。
[0022] 在本文所述任何方法中，所述氨自由基H*表面處理可在400W或1200W的功率范 圍內進行。
[0023] 在本文所述任何方法中，其進一步包括使所述工件在所述鍛覆工具的所述處理腔 室中退火。
[0024] 在本文所述任何方法中，所述工件可在所述第一導電層沉積于所述特征結構中后 和在氨自由基H*表面處理前暴露于氮環境。
[00巧]在本文所述任何方法中，所述工件可在氨自由基H*表面處理后和在所述第二導 電層沉積于所述特征結構中的所述經處理的第一導電層上前暴露于氮環境。
[00%] 在本文所述任何方法中，所述第一導電層的氧化可通過暴露于氮環境來減緩。
【附圖說明】
[0027] 結合附圖，參考W下【具體實施方式】，將更容易了解本公開內容的前述方面及許多 伴隨優點，其中：
[0028] 圖1示意性地說明根據本公開內容的一個實施方式的微特征結構工件的橫截面 圖；
[0029] 圖2A-沈示意性地說明與形成圖1的工件的示例方法相對應的工藝序列，如本文 中所述；
[0030] 圖3示意性地說明根據本公開內容的另一實施方式的微特征結構工件的橫截面 圖；
[0031] 圖4示意性地說明供用于根據本公開內容的實施方式的方法的氨離子等離子體 腔室；
[0032] 圖5示意性地說明供用于根據本公開內容的另一實施方式的方法的電化學沉積 鍛覆工具；
[0033] 圖6A和圖6B是根據先前已研發的工藝（圖6A)和根據本公開內容的實施方式 (圖她）鍛覆的晶片的TEM比較圖像；
[0034] 圖7A、圖7B和圖7C是根據先前已研發的工藝（圖7A和圖7C)和根據本公開內容 的實施方式（圖7B)鍛覆的晶片的TEM比較圖像；W及
[0035] 圖8示意性地說明供用于根據本公開內容的另一實施方式的方法的另一電化學 沉積鍛覆工具。
【具體實施方式】
[0036] 本公開內容設及用于在微電子工件的特征結構（諸如溝槽或通孔，尤其在鑲嵌應 用中）中電化學沉積導電材料的方法，所述導電材料例如為金屬，諸如銅（化)、鉆（Co)、儀 (Ni)、金（Au)、銀（Ag)、儘（Mn)、錫（Sn)、侶（AU及前述材料的合金。
[0037] 本公開內容的實施方式設及工件（諸如半導體晶片、器件或用于處理工件的處理 組件）及其處理方法。術語"工件"、"晶片"或"半導體晶片"是指任何平坦的介質或制品， 包括半導體晶片及其他基板或晶片、玻璃、掩模，W及光學或存儲器介質、MEMS基板，或具有 微電、微機械或微機電器件的任何其他工件。
[0038] 根據本公開內容的方法通常設及形成具有已去除氧化物和碳污染物的改進的種 晶層的微特征結構工件的方法。可W通過參考圖1來最合適地理解根據本公開內容的方法 構造的工件的示例性示意圖。示例工件20通常包括基板22,所述基板具有阻擋層24、位于 阻擋層24上的種晶層26 W及位于種晶層26上的金屬層30。根據本公開內容的實施方式， 表示為和描述為種晶層26的層可為第一導電層，表示為和描述為金屬層30的層可為第二 導電層。
[0039] 本文所述方法用于將金屬或金屬合金沉積在工件的特征結構（包括溝槽和通孔） 中。在本公開內容的一個實施方式中，該工藝可用于小型特征結構，例如